西交大环境工程设计基础课件02环境工程设计的原则

第二章环境工程设计的原则2.1、环境保护法体系2.2、建设项目环境保护管理2.3、重点污染物排放的总量控制2.1、环境保护法体系环境保护基本法：宪法与环境保护法环境资源单行法环境保护标准处理环境纠纷的法规地方环保法规国际条约与协定：臭氧层、气候变化、生物多样性、海洋污染等环境污染防治法：大气、水、噪声、固废、有毒有害物、海洋污染等自然资源保护法：土地、矿产、森林、草原等自然保护法律：水土保持、自然保护区等建设项目环境管理和环境影响评价制度环境质量标准污染排放标准环境基础标准、方法标准、标准物质标准等2.2、建设项目环境保护管理2.2.1、中国环境管理制度——老三项制度环境影响评价制度：对可能影响环境的重大工程建设、规划或其他活动，事先进行调查、预测和评价，为防止和减少环境损害制定最佳方案。“三同时”制度：指要求一切企业、事业单位在进行新建、改建和扩建工程时，对其中防治污染和其他公害的设施，必须与主体工程同时设计、同时施工、同时投产的环境保护法律制度。排污收费制度：指一切向环境排放污染物的单位和个体生产经营者，应当依照国家的规定和标准，缴纳一定费用的制度。2.2.1、中国环境管理制度——老三项制度老三项制度存在的问题：强调预防新污染源，而对老污染源控制不够；强调浓度标准，而对排放总量控制不够；强调了单项、点源、分散控制，而综合、区域、集中控制不够；强调定性管理，而定量管理不够；全国一个标准，没有因地制宜。2.2.2、中国环境管理制度——新五项制度环境保护目标责任制城市环境综合整治定量考核制排放污染物许可证制污染限期治理污染物集中控制制2.2.3建设项目环境管理条例环境影响评价：三级环评深度（环境影响报告书、环境影响报告表和环境影响登记表）；环境保护设施建设：三同时，试运行三个月内申请验收，申请之日30日内完成验收。2.3、重点污染物排放的总量控制2.3.1四个基本量水环境容量：水环境使用功能不受破坏条件下，受纳污染物的最大数量，有稀释容量和自净容量组成。ECw=(Csiw-Coiw)×Vw+Gwi受纳水域允许纳污量：满足不同设计水量条件，单位时间内保护区所能受纳的最大污染物量。控制区域容许排污量：受纳水域允许纳污量乘一个安全系数。排放口总量控制负荷指标夏青著《流域水污染物总量控制》

2.3.2、三种类型容量总量控制：自受纳水域容许纳污量出发，以水质标准为控制基点，以污染源可控性、环境目标可达性，制定排放口总量控制负荷指标的总量控制类型。目标总量控制：自控制区域容许排污量控制目标出发，以排放限制为控制基点，从污染源可控性研究入手，进行各排放口总量控制负荷分配。行业总量控制：自总量控制方案技术、经济评价出发，以能源、资源合理利用为控制基点，从最佳生产工艺和实用处理技术两方面进行各排放口总量控制负荷分配。2.3.3、容量总量控制实施目标：找到实现某一环保目标的区域治理费用最小方案目标函数其中P[j,k(j)]为第j个污染源采用第k(j)个技术措施的投资额约束条件就是我们的环保目标，用公式表示就是：

A(i,j)为第j个污染源对第i个控制点或面的影响系数；

B[j,k(j)]为第j个污染源采用第k(j)个技术措施时的排放量；

DS(i)为第i个点或面的环境质量控制指标值；

i=1,2,…,M;DS(i)＞0

Bl为预留的环境容量。j=1,2,…,N;k(j)∈{1,2,…,L(j)}2.3.3、容量总量控制实施若一个区域只选择一个控制点或面，则上式简化为：从以上公式看出，要求得最佳的控制方案，需要首先确定DS(i)、A(i,j)、P[j,k(j)]和B[j,k(j)]污染源→治理技术措施→排放量→影响系数→环境质量产生影响的方向实施控制的方向2.3.3、容量总量控制实施工作步骤：①确定保护的目标，即DS(i)A、明确区域功能，选择相应的水质标准

地面水质标准分为五类：Ⅰ为源头水、国家自然保护区；Ⅱ为集中式生活饮用水水源地一级保护区、珍贵鱼类保护区；Ⅲ为集中式生活饮用水水源地二级保护区；Ⅳ为工业用水和娱乐用水；Ⅴ为农业用水和一般景观用水。每一类水质都有几十个不同的指标，需进一步细化目标。B、确定污染类型有机物污染：DS(i)选COD、BOD富营养化：选NH4-N、TN或PO4-P、TP有毒有害物质污染：DS(i)选Hg、Cd、CN-等2.3.3、容量总量控制实施②功能可达性分析A、污染源调查，确定重点污染源面源（降雨）和点源，点源按排污总量排队B、确定污染最严重时段——枯水期根据水文资料查处其枯水期流量和污染物浓度C、混合区范围确定（控制断面应设置在混合区外）根据水质模型，与河流流速、排污水流速和排污口位置等有关D、功能区水质达标率的评价达标率90%，可进一步利用环境容量，节约投资2.3.3、容量总量控制实施③排污总量指标的优化分配A、污染单位给出削减污染物方案k(j)，并给出相应的投资P[j,k(j)]和削减后的排污量（也称源强）B[j,k(j)]；B、编制源强表和投资表，用数学规划法确定最佳方案；目的提前剔出不合理方案，降低后续工作量。离散规划要求列表时源强按由小到大排列，相应投资由大到小。例、某污染源治理投资与排放量表表1、原始数据措施源强(g/s)投资(万元)L10.83.8L21.21.8L31.24.0L43.363.8L525.20.5L613.12.5表2、源强由小到大排序措施源强(g/s)投资(万元)L10.83.8L21.21.8L31.24.0L43.363.8L613.12.5L525.20.5例、某污染源治理投资与排放量表表3、源强等值优化(取投资最小)措施源强(g/s)投资(万元)L10.83.8L21.21.8L31.24.0L43.363.8L613.12.5L525.20.5表4、投资额等值优化(取源强最小)措施源强(g/s)投资(万元)L10.83.8L21.21.8L43.363.8L613.12.5L525.20.5例、某污染源治理投资与排放量表表5、保留投资小且排放量小方案措施源强(g/s)投资(万元)L10.83.8L21.21.8L613.12.5L525.20.5表6、筛选后方案措施源强(g/s)投资(万元)L10.83.8L21.21.8L525.20.5③排污总量指标的优化分配C、计算不同方案的影响系数A(i,j)

F[X(i,j)]为污染源j到第i个控制点或断面的衰减系数；

x为污染源j到第i个控制点或断面的距离；

k为污染物降解系数；

U为河流流速；

Q(j)为各污染源排污流量，其中Q(0)为河流自身流量故要考虑河流状况③排污总量指标的优化分配D、将P[j,k(j)],A(i,j),B[j,k(j)]和DS(i)带入目标函数和约束条件求取各污染源的最佳控制方案；E、进一步优化

污水调节：河流处于枯水期时用蓄污池把污水暂时储存起来，待河流纳污容量高时再排放，费用主要是建池费用。

河流流量调节：提高河流枯水期流量，兴建水利工程。其他如局部人工充氧、清污分流等。2.3.4、目标总量控制当河流干枯时，由于不存在环境容量，也不具备使用功能，容量总量控制不再适用，要用目标总量控制。目标总量控制中目标总量即某一时期污染物排放的总量确定目标总量也要考虑许多因素：如环境影响、投资等然后采用容量总量控制相同的规划方法进行排污口的排污量分配。2.3.5、行业总量控制通过与行业内最佳生产工艺和先进处理技术比照，确定行业相应的排污量。三者不同：容量..：以水质标准为目标，进行负荷分配；目标..：以排放限制为目标(控制基点)，进行负荷分配;

行业..：以能源和资源的合理利用为控制基点2.3.6、总量控制的优点突破了浓度控制一刀切的做法，使区域总投资降低；突破了原先水环境保护对所有水域同一标准的要求，实施水体功能分区保护。实例：德国恩姆歇尔河(RethinkingtheEmscher)RethinkingtheEmscherEms